Blaue Laserlichtmuster steuern weichen Roboterarm
Das Material eines weichen Roboterarms reagiert auf Laserlicht. Auf ihn projizierte Lichtmuster bewegen den Roboterarm beliebig.
Die Wissenschaftlerin Elizabeth Blackert der Rice University testet die Technik zur Steuerung des Roboterarms.
(Bild: Jeff Fitlow / Rice University)
Ein Wissenschaftsteam der Rice University hat einen weichen Roboterarm entwickelt, der ferngesteuert durch Laserstrahlen bewegt wird. Eine Verkabelung des Arms und eine Ansteuerungselektronik werden dafür nicht benötigt. Das softe Material des Roboterarms reagiert auf Laserlicht und kann so beliebige Bewegungen ausführen.
Der Roboterarm der Rice University besteht aus einem Azobenzol-Flüssigkristall-Elastomer. Es reagiert auf blaues Laserlicht, wie die Forscher in der Studie "Spatiotemporally Controlled Soft Robotics with Optically Responsive Liquid Crystal Elastomers" schreiben, die in Advanced Intelligent Systems erschienen ist. Sobald blaues Laserlicht auf den Roboterarm fällt, schrumpft das Material und biegt sich in Richtung des Laserlichts, im Dunkeln dehnt es sich wieder aus.
Laserlichtmuster steuert Roboterarm
Das Material reagiert dabei sofort, sodass durch spezifische Beleuchtungssequenzen eine Echtzeitsteuerung des Arms möglich ist. Bisher konnten herkömmliche lichtempfindliche Materialien, die etwa mit schädlichem ultraviolettem Licht bestrahlt werden müssen, dies nicht leisten. Sie benötigen zu viel Zeit, mitunter bis zu einigen Minuten, um das Material zurückzusetzen. Eine Steuerung in Echtzeit ist so nicht möglich.
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Um den Roboter genau ansteuern zu können, müssen Lichtmuster auf den Roboterarm projiziert werden. Diese Lichtmuster werden vorab über ein neuronales Netzwerk ermittelt, das darauf trainiert ist, diese für bestimmte Armbewegungen vorherzusagen.
Die Lichtmuster werden von einem räumlichen Lichtmodulator erzeugt. Mit ihm kann ein einzelner Laserstrahl in mehrere Strahlen aufgeteilt werden und so unterschiedliche Teile des Roboterarms abdecken. Je nach Position, Dauer und Intensität der Bestrahlung biegen sich die einzelnen Bereiche des Roboterarms mehr oder weniger und führen so die gewünschten Bewegungen aus. Bestimmte, auch komplexe Bewegungen lassen sich so von einem Bediener anstoßen, ohne dass weitere Steuerungsbefehle nötig sind. Der Roboterarm kommt ohne Elektromotoren, Verkabelung und Ansteuerungselektronik aus.
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Der weiche Roboterarm hat keine Beschränkung in seinen Freiheitsgraden, da das Material prinzipiell in alle Richtungen bewegt werden kann. Das eröffnet eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten, etwa in Bereichen, in denen mit empfindlichen Objekten umgegangen werden soll. Die Wissenschaftler der Rice University sehen die Anwendung ihres Roboters etwa in der Medizin.
Noch hat der Prototyp des Roboterarms jedoch eine Einschränkung: Er kann nur in zwei Dimensionen bewegt werden. Die Forscher arbeiten bereits daran, ihn auch dreidimensionale Bewegungen ausführen zu lassen.
(olb)
